Морфологический синтез

Выше было дано определение морфологического анализа, моделей морфологического множества и класса устройств, а также предложена методология получения таких моделей. Рассмотрим вопросы поиска структурных решений, проектируемых объектов, осуществляемые методами морфологического синтеза на вышеупомянутых моделях М1 и М2.

Рис. 2.3. Структура модели морфологического множества уровня спецификации

Обычно помимо нахождения структуры необходимо найти параметры элементов, составляющих эту структуру. Более того, часто мы даже не можем провести оценку структуры, не проведя параметрический синтез, что, в частности, характерно для синтеза радиотехнических устройств. Поэтому, внутри каждого шага морфологического синтеза осуществляется еще и синтез параметрический.

Классификация методов морфологического синтеза

Классификация методов морфологического синтеза предложена в работе [52]. Рассмотрим классификацию, предложенную в исследовании. Предлагаемая классификация, ориентированна на программную реализацию морфологических методов синтеза и лучше отражает специфику данной задачи.

Согласно предлагаемой классификации методы морфологического синтеза делятся на методы:

• генерации структур;

• трансформации структур.

В случае генерации структуры процесс синтеза начинается как бы с нуля: отсутствует первое приближение или прототип. Для методов трансформации структуры, напротив, необходима структура, которую они должны последовательно улучшать.

Методы генерации структур делятся на:

• методы зондирования морфологического множества;

• методы морфологического конструирования.

В первом случае выбирается вся схема целиком, по крайней мере, на уровне подсистем. Во втором – объект создается постепенно.

Методы морфологического зондирования, как и морфологического конструирования, могут быть:

• одноуровневыми, когда за одну итерацию выбирается структура всей системы;

• многоуровневыми, когда последовательно проводится синтез на разных уровнях иерархии, сначала системы, затем подсистем и т.д.

Методы трансформации структуры делятся на:

• методы случайного блуждания;

• методы целенаправленного совершенствования прототипа.

Следует отметить, что методы генерации структуры ориентированы на поиск глобального экстремума, трансформации структуры – локального.

Здесь полная аналогия с математическим программированием.

Для реализации этих методов необходимы два класса эвристик: технические эвристики и эвристики трансформации.

Технические эвристики обеспечивают простое изменение структуры объекта, например, увеличение или уменьшения порядка лестничной цепи, перевод цепи в дуальную и т. д.

Эвристики трансформации в свою очередь являются эвристиками более высокого уровня абстракции, они используют технически эвристики и служат для непосредственного направления ходя структурной оптимизации.

Эвристики трансформации, например, могут отвечать на вопрос что необходимо сделать для уменьшения неравномерности АЧХ, снижения суммарной индуктивности и т. п.